Saturne

Après Jupiter, Saturne est la planète du Système solaire la plus importante par sa masse et par ses dimensions. Elle tourne en moyenne à 1,43 milliard de kilomètres du Soleil. A une telle distance, sa vitesse orbitale est faible, 9,64 km/s, et la géante aux anneaux met environ trente ans terrestres à couvrir son orbite. Celle-ci est légèrement excentrique, la distance de Saturne au Soleil varie de 150 millions de kilomètres entre le périhélie et l'aphélie. La planète avec une masse de 569 000 milliards de milliards de tonnes, est 3,5 fois moins massive que Jupiter et presque cent fois plus massive que la Terre. Mais, surtout, elle est la moins dense du Système solaire. Sa densité est de seulement 0,70. Pour comparaison, la densité moyenne du Soleil est de 1,4, celle de Jupiter de 1,34, et celles de Neptune et d'Uranus, les deux autres planètes gazeuses de notre système stellaire, atteignent respectivement 1,3 et 1,64. Enfin, la densité de référence, celle de l'eau, étant de 1, il est évident que s'il existait un océan assez grand pour l'accueillir, Saturne flotterait sur l'eau ! Saturne peu dense, est malgré tout gigantesque : son diamètre de 120 000 km, est dix fois supérieur à celui de la Terre. Le globe de la planète, essentiellement gazeux, tourne très vite sur lui-même, en à peine plus de dix heures et est très ovalisé l'aplatissement aux pôles avoisine 10 %. Vue depuis les observatoires astronomique terrestres, la planète apparaît comme Jupiter couvert d'une succession de bandes nuageuses parallèles à l'équateur. En revanche ces bandes sont bien moins contrastées et leur structure est moins complexe qu'en ce qui concerne Jupiter. Comme Jupiter, Saturne s'est formée à partir des éléments qui étaient les plus nombreux dans la nébuleuse primitive, ce vaste nuage de gaz et de poussières qui a donné naissance d'abord au Soleil puis à son cortège de planètes. A elles deux, Jupiter et Saturne représentent près de 99 % de la masse de toutes les planètes. Atmosphère Comme Jupiter, Saturne est surtout composée d'hydrogène et d'hélium, mais son atmosphère contient aussi, en moindre quantité, du méthane, de l'éthane, de l'ammoniac, de l'acétylène, de l'éthylène et de la phosphine. Lorsqu'on s'enfonce dans l'atmosphère de Saturne, celle-ci devient plus dense et très vite, c'est l'obscurité totale. La température et la pression augmentent régulièrement : vers 100 km de profondeur, la température dépasse déjà 0°C, et plus bas, les conditions physiques sont insupportables pour d'éventuelles sondes. De toute façon, aucune mission spatiale n'est aujourd'hui prévue pour aller visiter les nuages de Saturne. A 30 000 km de profondeur, cet "océan" gazeux, plus dur que de l'acier, porté à une température de 8 000°C, est écrasé par une pression dépassant 1 million de bars ! Plus bas encore, nous rencontrerions une température de près de 15 000 °C pour une valeur de pression, un peu abstraite, supérieure à 10 millions de bars. Ici, nous toucherions au noyau de la planète. Deux fois plus grand que la Terre, puisque les scientifiques lui assignent un diamètre de l'ordre de 30 000 km, ce noyau rocheux comme celui des autres planètes - doit avoir une masse énorme, équivalent à dix à vingt fois la masse terrestre. Les Anneaux de Saturne Comme celui de Jupiter, qui imite en réduction le cortège solaire, le système de Saturne est riche et complexe : on n'y dénombre aujourd'hui pas moins de dix-huit satellites, certains grands comme des planètes, tel que Titan , d'autres petits comme des astéroïdes, tel que Atlas. Mais surtout, Saturne est parée d'un somptueux et complexe système d'anneaux. Ils intriguent les astronomes depuis leur découverte, voici près de quatre siècles. Ils se séparent en trois zones d'éclat différent, striées par une dizaine de divisions plus sombres, et sont situés très exactement dans le plan équatorial de Saturne. Comme celui-ci est incliné de 27° sur le plan de l'écliptique de la planète, les anneaux, vus depuis la Terre, s'offrent au regard sous différentes inclinaisons. Ils semblent s'ouvrir et se fermer selon un cycle de quinze ans, soit une demi révolution. Au moment de leur ouverture maximale, ils entourent exactement le globe de la planète et lorsqu'ils sont vus exactement dans leur plan, ils apparaissent comme un liséré très fin, presque invisible, preuve de leur extrême minceur. On sait depuis longtemps qu'ils ne tournent pas en un seul tenant. En fait, les anneaux de Saturne poseraient un problème presque insoluble à l'astronaute explorateur qui voudrait choisir le meilleur angle pour les observer et les photographier. Vus de très loin, à plusieurs millions de kilomètres de distance bien éclairés par le Soleil, ils montrent peu de détails. Anneaux Choisir un satellite proche, comme Janus ou Mimas, pour établir un observatoire paraît au premier abord une excellente idée, mais il n'en est rien: situés comme eux dans le plan de l'équateur de la planète, les satellites ne montrent des anneaux qu'une fine ligne qui traverse Saturne et son ciel ! Le problème est le même dans les anneaux eux-mêmes : ils sont si fins que les voir en perspective est pratiquement impossible. Les anneaux de Saturne sont immenses : les anneaux dits A, B et C, les plus brillants et les seuls bien visibles depuis la Terre, s'étendent de 73 000 à 136 000 km du centre du globe. L'anneau D, d'un éclat très faible, doit presque frôler les plus hauts nuages de la planète. Enfin, prolongeant les anneaux F et G, très ténus, l'anneau E s'étend jusqu'à près de 500 000 km de Saturne. Immenses, les anneaux de Saturne sont aussi extraordinairement fins : leur épaisseur est comprise entre 100 et 1 000 m ! L'aspect des anneaux change du tout au tout, selon qu'ils sont vus en lumière réfléchie sous différents angles et directions, ou par transparence. Ainsi, l'anneau B, le plus dense, réfléchit intensément la lumière solaire, son pouvoir réflecteur  son albédo - approchant 70 %. Par contre, il est totalement opaque lorsqu'on l'observe à contre-jour. Inversement, l'anneau C apparaît très sombre en lumière réfléchie mais lumineux en lumière diffusée. Structure des anneaux Les anneaux de Saturne sont sans doute constitués, d'une part, par une fine poussière de glace et de roche, et d'autre part, par des blocs rocheux de quelques décimètres de diamètre, couverts de givre. Le système d'anneaux, qui, vu de loin, semble si simple, lisse et régulier, se révèle, lorsqu'on le survole de près, d'une extraordinaire complexité. Ainsi, les trois anneaux (A, B, C) visibles depuis la Terre apparaissent séparés, sur les clichés pris par les sondes Voyager, en plusieurs milliers de petits anneaux. C'est l'influence gravitationnelle des satellites de Saturne qui a ainsi modulé la densité et la composition des anneaux, de sorte que certaines zones sont très denses en particules, d'autres beaucoup moins. De gros satellites, tels que Mimas et Encelade, naviguant en bordure du système, ont complètement nettoyé certaines orbites. Leurs perturbations dessinent dans l'ensemble du disque, avec une extrême précision, des ondes stationnaires, où s'accumule la matière. D'autres satellites beaucoup plus discrets, comme Pandore et Prométhée, jouent dans le système le rôle de "bergers". Ces deux petits corps célestes circulent sur des orbites extraordinairement proches, distantes de quelque 2000 km seulement ! Ils encerclent l'anneau F, dont le rayon mesure 140 210 km, pour une largeur de quelques dizaines de kilomètres seulement. Tout au long de leur orbite, Pandore et Prométhée frôlent et perturbent cet anneau, qui oscille, se déforme, s'ovalise... Anneaux Le dernier anneau de Saturne (E), le plus long et aussi le moins dense de tous qui s'étend jusqu'à près de 500 000 km de la planète, contient les orbites de sept satellites. Les anneaux sont un attribut commun à l'ensemble des planètes géantes. Si ceux de Saturne sont connus depuis 1610, il a fallu attendre 1977, 1979 et 1984 pour découvrir ceux d'Uranus, Jupiter et Neptune respectivement. Le système d'anneaux de Saturne est de très loin le plus massif, le plus grand, le plus dense et le plus lumineux de tous. On estime la masse totale des anneaux de Saturne à environ 10 millions de milliards de tonnes, ce qui représente la masse d'un satellite de glace comme Mimas, qui mesure près de 400 km de diamètre ! Pour comparaison, les anneaux de Jupiter, Uranus et Neptune doivent être de mille à un million de fois moins massifs. Personne ne connaît aujourd'hui l'origine des anneaux planétaires. La zone où se situe les anneaux, autour des quatre planètes géantes, est sans doute une clé importante pour résoudre l'énigme : tous les anneaux se trouvent autour de la limite de Roche. Dans cette "zone interdite" qui encercle chaque planète du Système solaire, aucun satellite ne peut se former par accrétion, et si un satellite déjà formé s'y aventure, il subit d'énormes marées gravitationnelles qui finalement le brisent. Dans un cas comme dans l'autre, on assiste donc à la formation d'un système d'anneaux autour de la planète. Alors, les anneaux de Saturne et de ses compagnes géantes sont-ils les vestiges de la formation des planètes ? Au contraire, les anneaux ne se sont-ils pas formés beaucoup plus récemment dans la préhistoire, au hasard des rencontres d'astéroïdes et de comètes avec les planètes géantes ?

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